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前沿

2017-06-05

纺织科学研究 2017年5期
关键词:木质素材料

前沿

自适应织物图。

自适应织物:从T恤到大衣

最近,科学家们发现了一种可以随着温度变化的织物。Otherlab的一个小团队里的研究者们正在进行各种各样的尝试来开发一种他们所说的“热适应性材料”,我们称它为自适应织物,因为它能随着外界温度的变化做出相应的改变,我们想让织物达到这样一个效果:当外界较为温暖时,这种织物会与外界发生隔离来保证适宜的温度,反之,它会通过捕获更多的空气来应对较低的温度,当你看到原型织物在与外界发生相互作用时,看起来像变魔术一样神奇。

最令人高兴的是这种织物能够完全随着外界变化而运行。无需电源,无需接线,无需控制——它只不过是普通人工合成纤维的组合,而且都具有不同的热膨胀特性。

该织物可能需要一分钟左右的时间才能从完全平坦化转变为弯曲状态,然后再回到一分钟前的状态,但是这已经很迅速而且足够被拿来应用。在最差的状态,织物像一件沉重的T恤;在最好的状态,它像是配备大型户外装备,在15℃的温度下降时,它的绝缘能力提高了3倍。因为织物是由商品材料制成的并且制造过程就像生产其他织物的生产过程一样,他们的团队认为:在未来的一年内,这种织物可以用来大批量生产衣服。

(摘编自材料牛微信公众号)

木质素基碳纤维研究取得进展

中组部“千人计划”入选者何流研究员带领的宁波材料所特种纤维团队,采用酯化和自由基共聚两步法改性技术制备了一种具有良好可纺性和热稳定性的木质素-丙烯腈共聚物。采用该共聚物和湿法纺丝工艺制得高质量的连续原丝,经热稳定化和炭化处理后,制得结构致密的碳纤维,为高效利用木质素和进一步提高碳纤维的力学性能奠定了重要基础。利用可再生的生物质资源开发碳纤维有望解决目前PAN基碳纤维价格过高、应用受限的问题。

木质素是自然界中含量最丰富的天然芳香族高分子。其作为制浆造纸工业的主要副产物,产量巨大,成本低廉,但是至今未能得到有效利用。木质素含有丰富的碳元素和具有较高的碳化收率,是制备碳纤维的理想原料。以木质素为原料生产碳纤维,不仅有利于实现木质素的高值化利用,充分利用可再生资源和保护生态环境,而且还有利于碳纤维的可持续发展,减轻其对化石资源的依赖。

但是,木质素基碳纤维的研究与开发目前仍然面临着许多挑战,如满足碳纤维制备要求的“三高”(高纯度、高分子量和高碳含量)木质素原料的供应体系尚未形成,木质素自身纺丝成型极其困难。木质素是一种三维网状的无定型聚合物,分子量较低且分布很宽,在纺丝过程中难以承受较大的牵伸张力,通常只能制得直径较粗、取向较低的木质素原丝。

(摘编自中科院宁波材料所网站)

木质素-丙烯腈共聚物基碳纤维SEM照片。

中科院宁波材料所阻燃材料新进展

核苷酸膨胀阻燃剂

随着全球绿色战略的日益深化,人们认识到“从自然中来,到自然中去”是人与自然和谐共处的最佳方式,也是实现材料可持续发展的必然途径。

阻燃剂作为高分子材料安全使用的必要助剂也不例外,因此发展源于生物的阻燃剂也成了关注的焦点。然而天然的原材料往往具有许多缺点,如耐热性差,阻燃效率低等,阻碍了其作为优秀的阻燃剂使用。因此必须对其进行合理的化学改性,赋予其优良的热分解性能,克服其作为阻燃剂存在的问题。

中科院宁波材料所“千人计划”入选者姚强研究员带领的中科院宁波材料所精细磷化工团队根据膨胀型阻燃剂的作用机理,将核苷酸分子嵌入到三聚氰胺甲醛树脂的结构中,形成具有阻燃功能的微球;由于核苷酸本身的活性基团被屏蔽,耐热性得到改善,在膨胀阻燃聚丙烯(PP)中获得了良好的阻燃效果,仅添加1wt%微球就可以使阻燃剂的用量减少30%以上。

同时,由于磷酸直接连着五碳糖,造成加工过程中极易催化炭化致使样品变色,因此又通过将核苷酸成盐,进一步调控了其热分解行为,使其在加工过程中稳定,而在高温下发挥阻燃作用。这一研究有助于推动生物基元阻燃剂的制备和应用技术的发展。

香草醛基含磷自阻燃环氧树脂

随着欧盟两大指令“废弃电子电器设备指令”(WEEE)及“电子电器设备中禁用有害物质指令”(RoHS)的颁布,传统的卤素等阻燃体系受到了很大限制。

基于上述原因,中科院宁波材料所生物基高分子材料团队以第二大天然可再生资源木质素的平台化合物香草醛为原料,给合绿色的有机磷化合物,制备了香草醛基含磷自阻燃环氧树脂。克服了前人以香草醛制备环氧之前需将香草醛还原成香草醇或氧化成香草酸等需使用大量有毒有害还原剂和氧化剂的问题,采用绿色的一锅法将香草醛通过二元胺偶合同时与含磷化合物进行加成,以高产率(~93.3%)得到含磷香草醛基双酚,进而与环氧氯丙烷反应,得到了香草醛基含磷自阻燃环氧树脂。

此类环氧树脂固化后,表现出很高的Tg(~214 ℃),拉伸强度(~80 MPa)和模量(~2709 MPa),远高于同样条件下测得的双酚A环氧树脂(陶氏DER331)的Tg(166℃),拉伸强度(76 MPa)和模量(1893 MPa)。阻燃性能优异,得到的两种生物基环氧都达到了UL-94 V0工业阻燃级别,有限氧指数达到了~32.8 %;同时该类环氧树脂在燃烧实验中没有黑烟产生,而双酚A环氧树脂会产生大量黑烟。

(摘编自中科院宁波材料所网站)

左图:香草醛基高性能阻燃环氧的成炭能力及炭层成分分析。

右图:香草醛基高性能阻燃环氧结构及与双酚A环氧的性能对比。

立信染整RF射频烘干机。

立信染整推出新一代RF射频烘干机

近期,立信染整成功推出新一代RF射频烘干机,使得纱线烘干过程时的蒸发容量、节省电能再创新高。 立信染整RF射频烘干机在纱线烘干方面功效众多,其具有低温烘干、快速烘干、湿度均匀等优点;可直接用来烘干脱水后的短纤、绞纱、塔形筒子纱、卷装纱、毛条等多种天然和人造纤维,应用范围广阔;不但对高密度筒子纱进行烘干带来极佳效果,而且能有效地保持纤维质量和柔软性,以便更进一步满足相关产能的转变。

据报道,立信染整RF射频烘干机是在恒天立信集团2000多平米的研发基地及工艺应用中心内进行研发创造,在数十名资深工程师的研究指导下完成。据统计,目前恒天立信共有300多名专业工程师进行染整设备的技术研发及工艺研究。

经过实验对比(以32s单支棉纱含水量0.45kg,每个纱重1kg,每天18小时生产估算)发现,立信染整RF100-L、RF100-H射频烘干机相对FTDW85射频烘干机的最大蒸发容量分别增加了23.5%、51%,电能消耗亦大大降低了16.5%。此外,立信染整RF射频烘干机共有4种型号及规格,设备的射频功率为90~220kW之间,最大蒸发容量为126~308L/hr之间,设备的总长度在9.6~14.65m不等。 这些技术的创新不仅提升了企业的生产效率,还有效地降低了企业的运营成本。

(摘编自纺织导报微信公众号)

聚合物薄膜变身“超薄空调”

科罗拉多大学博尔德分校的一个研究团队的工程师们开发出一种新型超材料,这种材料具有一些自然界没有的特殊性能。该材料已经可以大规模生产,用于建筑结构中的空调系统,即使在阳光直射的情况下,也不需要电和水,就能冷却物体,只需10~20平方米就可以满足一户人家在炎炎夏日的制冷需求。

这项发明是由美国能源部高级研究计划署(ARPA-E)提供资金支持(300万美元)而研究出的产品,该计划从2015年开始实施,目前这项技术正处于专利审查阶段,研究人员正在与加州大学博尔德分校技术办公室探索潜在的商业化市场,已拟定今年在博尔德创建一个200平方米的冷却农场,用于应用测试与研究。

该材料是由聚合物基质内随机嵌入谐振极性电介质(绝缘)微粒组成的杂化玻璃聚合物,并涂覆有银薄膜以增强材料的光谱反射率。将这种超材料应用于物体表面的时候,该薄膜不仅可以通过反射太阳辐射来减少自身热量,而且它透明的材质并不阻碍其下方物体通过红外辐射的方式散热。

该技术最大的优势在于,它可以24小时工作,不需要任何水电。因此,这种材料可以用于航空航天、农业、电力工业等。这种薄膜可采用卷装形式生产,便于大规模商业化生产,预计不久的将来,该产品在市场上被用于各个行业。

(摘编自纺织导报微信公众号)

全成形鞋材新主张“袜套鞋OR赤脚鞋”

针织全成形鞋材,包括有横编、经编和纬编全成形鞋材,成形技术与产品开发已经逐步走向成熟,其成形产品也为广大消费者所熟知,而以袜套鞋、赤脚鞋为概念的新一代全成形鞋材正试图通过全新的鞋型结构与设计为消费者带去更为舒适的行走体验。

在今年的ISPO(国际体育用品博览会)展会上,德国一家企业推出了主打“自然赤脚”概念的“赤脚鞋”。鞋材构造为纬编高强度袜加聚乙丙烯鞋底,并申请成为专利技术,袜形鞋面使双脚摆脱传统鞋子对脚部肌肉的束缚,让其自由伸展和运动,聚乙丙烯鞋底可以保护脚掌不受刺伤和割伤,并充分利用路面对脚掌的按摩作用,让人们享受轻快自然的行走体验。

Gosha Rubchinaskit 与 Adidas Football合作,共同打造的联名系列,其中一款无鞋带袜套鞋与德国“赤脚鞋”的设计不谋而合,“赤脚鞋”除采用纬编袜面外,还设计了一款与阿迪相似的横编全成形袜套鞋,这款袜套鞋鞋面与鞋底分离,鞋面为横编机全成形技术而成,鞋底需后道添加缝合后,再进行胶底热熔粘合。左侧“赤脚鞋”的鞋底更倾向于足底按摩的保健作用,因此较薄且有颗粒感设计,右侧阿迪的鞋底较为厚实,复古风格明显。

致力于水上运动的户外运动品牌“乐划”也推出了一款轻质涉水鞋,鞋面采用高密经编织物与纬编内层复合,并加入防水功能性处理,产品的整体设计以轻质、贴合足部、防水透气为重点。

(摘编自纺织导报微信公众号)

袜套鞋与赤脚鞋。

复合材料分子链结构。

中科院石墨烯/高分子复合材料获进展

随着半导体制造技术的不断进步和电子工业的不断发展,电子设备的散热问题日益受到关注,越来越多的导热材料被应用于携带型装置、电子设备和能源领域。高分子聚合物是经常用于电子设备制造和集成电路封装的材料,但是高分子本身热导率不高,一般低于0.5 W/ m·K,不能满足高功率电子装备的应用需求。针对这一缺点,本征热导率高的石墨烯已被广泛利用,作为纳米填料与高分子共混,形成复合材料,以提高整体热导率。然而,共混法制备的复合材料对于热导率的提升效果十分有限,因此,在高分子基底中构建具有导热连续网络的三维石墨烯结构是解决这一问题的有效手段。

中国科学院宁波材料技术与工程研究所表面事业部功能碳素材料团队开发了一种低成本、工艺简单、且能大规模应用的石墨烯/高分子高导热复合材料的制备方法,将高分子粉体表面均匀包裹上石墨烯纳米片,再通过热压制备成复合材料。通过此工艺,石墨烯能在高分子基底中形成胞室状的三维结构,其复合材料热导率能达到一般熔融混合法产品的两倍。这种方法适用于各类热塑性聚合物,包含对聚乙烯、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯等,在重量百分率10%的石墨烯添加量下,能将高分子聚合物的本征热导率提高5~6倍。这一工作有助于推动石墨烯相关高分子导热复合材料的制备及应用的发展。

(摘编自中国科学研究院网站)

法国力克公司推出vectorfootwear系列运动鞋

4月11日,法国力克公司推出了应用数字技术改造传统切割的数字化领域的vectorfootwear系列运动鞋产品。

与传统的模具机相比,力克vectorfootwear系列不仅保证了厂商和品牌都符合行业要求,同时创造了可观的收益,包括结构的优化、灵活性的最大化,生产效率以及性能的优化,提高产品质量和运营能力。

力克首席市场推广总监表示,“力克体现了制造业的创造力,特别是劳动密集型的运动鞋市场,牢牢地扎根在数字化和自动化领域,vectorfootwear系列产品缩短了上市时间,每小时处理更多类型的织物,并成功地满足了日益增长的技术挑战。Vectorfootwear 180嵌入式传感器和计数器,可随时连接到力克的呼叫中心进行预测维护,可执行高达98%的正常运行时间,从而避免昂贵的停机时间。VectorFootwear是一个最可靠的市场解决方案。”

作为vectorfootwear的补充,力克已经推出了一个致力于鞋类嵌套解决方案DiaminoFootwear。在短短的几分钟内,它将织物处理到最佳位置,以最大限度地减少材料消耗,同时完全自动化完成快速准确的模拟面料采购。

(摘译自力克公司网站/马安冬)

美国NatureWorks公司展示新Ingeo等级聚合物

4月5日,美国NatureWorks公司与其供应链合作伙伴,向纺粘和熔喷纤维生产商展示对非织造布的Ingeo等级的聚合物应用。NatureWorks公司的Ingeo等级聚合物功能以及广泛的非织造布的性能组合的可持续性都得到了长足发展。

许多NatureWorks公司的供应链合作伙伴也展示了他们对最新的Ingeo纤维和无纺布创新的青睐。例如Trevira的硅化Ingeo中空纤维用于馅料,新软处理地基湿纸巾的聚酯等等。Hills公司将显示纺粘材料100%聚丙烯Ingeo,应用在在医药、食品、家具、过滤、卫生不同范围。美国太平洋非织造布展将展示Ingeo纺粘新产品和新生产线,并定于今年夏天委托生产。

NatureWorks业务发展经理表示,“很多公司指定非织造布应用Ingeo系列,是由于其性能、价格稳定,以及表现出的低碳足迹。NatureWorks公司纤维系列6级是专为处理从单复丝、纺粘和熔喷产品,系列6级提供的熔点从130°C 到170°C范围内的无定形结晶级可用。

(摘译自美国NatureWorks公司网站/马安冬)

IFC与H & M共促可再生能源在服装行业的应用

4月4日,世界银行集团成员国际金融中心(IFC),与时装零售商Hennes & Mauritz(H&M)推出一个推动清洁使用的联合合作项目,促进服装行业可再生能源的利用,同时削减温室气体排放量。

H & M公司96%的全球自主业务使用可再生能源,与IFC这一伙伴关系的建立,目的是进一步扩大该领域的合作,生产世界各地的时装。这790个独立供应商,间接为约160万人创造就业机会,其中约有65%是女性。

H&M合作伙伴将与IFC指导一级和二级中国供应商的战略,在印度和孟加拉采用的可再生能源解决方案,从而提高H&M在全球供应链的可持续性。H&M 与IFC将开发一个在地面通过诸如太阳能、风能清洁能源,采用实现减少大量温室气体排放的可再生能源解决方案的实施平台,最终在其他三个国家市场复制。

H & M气候变化和水资源管理可持续商业专家表示,“与气候中立的供应链企业相比,IFC作为一个重要的合作伙伴是与众不同的。IFC在多个发展中国家的可再生能源和气候有关的课题工作的丰富经验,将非常有助于与我们一起推动这一议程。我们相信,此次合作将不仅对H&M的供应链产生积极影响,也是对时尚行业的一个整体呼吁。”

H & M,沿着其价值链设置气候变化和可再生能源的目标前进,致力于实现其自主业务100%使用可再生能源使用的目标,并成为该行业的第一家公司。

(摘译自IFC和H&M网站/马安冬)

纺织行业5人入围中国工程院2017院士增选候选人

4月21日,中国工程院公布了2017年院士增选候选人名单,在533位有效候选人中,纺织领域共有5位上榜,分别是浙江理工大学陈文兴、东华大学蒋昌俊、东华大学王华平、天津工业大学肖长发、武汉纺织大学徐卫林。其中,东华大学校长蒋昌俊在信息与电子工程学部中;其余4位教授在环境与轻纺工程学部,该学部共有48人入围。

据了解,自院士提名制度改革后,院士增选候选人推荐有两个渠道:一是院士提名,二是中国科协系统推荐。根据院士增选工作日程安排,有效候选人名单公布后,6月第1周,各学部开始第一轮评审,公布进入第二轮评审候选人名单并组织候选人材料公示。7月31日,受理投诉信截止,对进入第二轮评审候选人进行投诉调查。10月最后1周,各学部组织第二轮评审,再经全院全体应投票院士投票终选、主席团审议,确定当选院士名单。

据中国工程院公布的资料显示,目前有效候选人共533位,分布在9个学部。中国工程院此前已经明确增选名额不超过75名,这也意味着当选率仅有14%。

CTTC中纺标与日本BOKEN战略合作五周年

4月20日,中纺标检验认证有限公司(CTTC)与日本国一般财团法人纺检品质评价机构(BOKEN)及其下属机构上海爱丽纺织技术检验有限公司战略合作五周年庆典暨签约仪式在北京举行。中国纺织科学研究院院长、中纺标检验认证有限公司董事长庄小雄,一般财团法人纺检品质评价机构理事长堀场勇人和上海爱丽纺织技术检验有限公司董事长中林乔出席活动并在合作文件上签字。

此次CTTC与BOKEN续签战略合作协议,将在纺织品品质检测、产品认证及国际标准化等领域展开深入合作,共同为全球纺织服装企业提供优质的技术服务,努力促进中日两国纺织服装贸易的快速发展。

2012年3月1日双方在北京签署合作协议后,经过共同努力和五年的合作实践,初步形成了强强联合、优势互补的态势,双方都从合作之中获益,为双方整体业务发展和提升起到了有力的推进作用。CTTC与BOKEN是中日两国知名的技术服务机构,在检测业务、标准研究、产品认证等领域都各具优势,有很强的互补性,双方的合作开创了一个互惠互益、共同发展的局面,成为国际间友好合作的典范。

中纺联2017春季调研聚焦走势、品牌、科技、结构调整四大主题

4月10日,中国纺织工业联合会2017春季调研汇报交流会在京举行。今年调研分为四大主题组:纺织行业走势研判组、品牌与责任发展组、结构调整组、科技与可持续组。专题调研小组分别从行业运行走势、社会责任、消费升级、品牌战略、企业转型升级、区域结构调整、两化融合、出口和国际布局、智能制造、可持续发展以及重点行业转型升级等方面进行深入调研。

整体来看,2016年受宏观经济环境疲软等因素影响,调研地区纺织服装行业发展遇到较多困难。进入2017年,企业普遍反映年初订单量等情况好于去年同期,对今年市场较有信心。从调研情况看,问题主要集中在生产经营成本过高、棉花原料制约企业发展、知识产权保护不够、营改增等政策对纺织业没有带来益处、公众绿色消费观念不强、走出去过程中外汇管控一刀切、排放总量考核贯彻不到位、认证补贴不到位、人才培养需重视等方面。

调研中也有诸多亮点,包括纺织重镇再次受到地方政府的重视,实业开始回归;智能制造在一些调研企业中落地较好,取得了成效;自主设计、自主研发,自主品牌建设取得进步;节能减排成为各方共识和企业主动行为;行业并购增多,活跃度明显;线上线下协同发展达成新平衡等。

根据调研情况,中纺联提出下一步要在三个方面加强工作,一是贯彻国家《中国制造2025》规划,研究制定在纺织行业的行动计划;二是研究供应链协同和信用问题;三是梳理与地方的合作,加强中纺联服务工作。

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